DE102008004249A1

DE102008004249A1 - Piezoelectric actuator module for fuel injection system of air-compressing, self-igniting internal-combustion engine, has protective layer surrounding outer surface of actuator body and having material, which is not completely interlaced

Info

Publication number: DE102008004249A1
Application number: DE102008004249A
Authority: DE
Inventors: Nicole Neumann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-01-14
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2009-07-16

Abstract

The module (19) has an actuator body (23) with a set of ceramic layers and a set of electrode layers arranged between the ceramic layers. A protective layer (38) is provided and surrounds an outer surface (35) of the actuator body. The protective layer exhibits a material, which is not completely interlaced. The protective layer is designed as a sealing compound, which fills up a gap between the actuator body and an actuator case. The protective layer is surrounded by a flexible layer, where the flexible layer is formed from a polymer. An independent claim is also included for a fuel injection valve i.e. injector for a fuel injection system of an air-compressing, self-igniting internal-combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Aktormodul für ein Brennstoffeinspritzventil und ein Brennstoffeinspritzventil mit solch einem piezoelektrischen Aktormodul. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.The The invention relates to a piezoelectric actuator module for a fuel injection valve and a fuel injection valve with such a piezoelectric actuator module. Specially concerned the invention the field of injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines.

Aus der DE 102 17 361 A1 ist ein piezoelektrisches Element und eine mit diesem piezoelektrischem Element versehene Einspritzdüse bekannt. Das bekannte piezoelektrische Element umfasst eine Keramikaufschichtung, die abwechselnd übereinander gestapelt mehrere Keramikschichten aus piezoelektrischer Keramik und mehrere Innenelektrodenschichten enthält. Auf einem Teil der Oberfläche der Keramikaufschichtung ist eine organische Isolationsschicht aus organischem Material ausgebildet. Ferner ist auf der organischen Isolationsschicht eine anorganische Isolationsschicht aus anorganischem Material ausgebildet. Dabei hat die organische Isolationsschicht genügend Elastizität, um die Auslenkung des piezoelektrischen Elements zu absorbieren. Allerdings kann die organische Isolationsschicht den Feuchtigkeitsdurchgang nicht aktiv unterbinden und lässt Feuchtigkeit hinein. Allerdings unterbindet die anorganische Isolationsschicht den Feuchtigkeitsdurchgang, wobei die anorganische Isolationsschicht jedoch keine Elastizität hat.From the DE 102 17 361 A1 For example, a piezoelectric element and an injection nozzle provided with this piezoelectric element are known. The known piezoelectric element comprises a ceramic lamination, which alternately stacked one above the other contains a plurality of ceramic layers of piezoelectric ceramic and a plurality of internal electrode layers. On a part of the surface of the ceramic lamination, an organic insulating layer of organic material is formed. Further, an inorganic insulating layer of inorganic material is formed on the organic insulating layer. In this case, the organic insulating layer has enough elasticity to absorb the deflection of the piezoelectric element. However, the organic insulation layer can not actively prevent the passage of moisture and allows moisture into it. However, the inorganic insulating layer suppresses moisture passage, but the inorganic insulating layer has no elasticity.

Das aus der DE 102 17 361 A1 bekannte piezoelektrische Element und die mit diesem piezoelektrischen Element versehene Einspritzdüse haben den Nachteil, dass die Ausgestaltung relativ aufwändig ist. Ferner besteht das Problem, dass bei der Herstellung oder im Betrieb auftretende Öffnungen oder Risse in der anorganischen Isolationsschicht ein Eindringen von Brennstoff in die organische Isolationsschicht ermöglichen, wodurch es zu Kurzschlüssen zwischen den Innenelektrodenschichten kommt.That from the DE 102 17 361 A1 known piezoelectric element and provided with this piezoelectric element injection nozzle have the disadvantage that the configuration is relatively complex. Further, there is the problem that openings or cracks in the inorganic insulating layer occurring during manufacture or operation allow fuel to penetrate into the organic insulating layer, causing short circuits between the inner electrode layers.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße piezoelektrische Aktormodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 10 haben den Vorteil, dass eine relativ kostengünstige Herstellung ermöglicht ist, wobei ein zuverlässiger Schutz gegenüber Medien gewährleistet ist, und dass insbesondere eine hohe Zuverlässigkeit und Funktionsfähigkeit gewährleistet ist.The Piezoelectric actuator module according to the invention the features of claim 1 and the invention Have fuel injection valve with the features of claim 10 the advantage of being a relatively inexpensive manufacture allowing, while providing reliable protection is guaranteed to the media, and that in particular a high reliability and functionality guaranteed is.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen piezoelektrischen Aktormoduls und des im Anspruch 10 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By the measures listed in the dependent claims are advantageous developments of specified in claim 1 piezoelectric actuator module and specified in claim 10 Fuel injection valve possible.

In vorteilhafter Weise kann das piezoelektrische Aktormodul in einen Aktorraum im Inneren des Brennstoffeinspritzventils eingebaut sein, wobei im Aktorraum unter hohem Druck stehender Brennstoff vorgesehen ist. Durch die Schutzschicht ist gewährleistet, dass der Aktorkörper 23 durch den Brennstoff, insbesondere im Dieselbrennstoff enthaltenes Wasser oder andere polare Bestandteile, weder angegriffen noch zerstört oder in seiner Funktion beeinträchtigt wird.Advantageously, the piezoelectric actuator module can be installed in an actuator chamber in the interior of the fuel injection valve, wherein the actuator chamber is provided under high pressure fuel. The protective layer ensures that the actuator body 23 by the fuel, in particular in the diesel fuel contained water or other polar constituents, neither attacked nor destroyed or impaired in its function.

Das piezoelektrische Aktormodul kann zwei oder mehr an den Stirnflächen miteinander verbundene, insbesondere verklebte, Aktorkörper aufweisen, die zusammen oder getrennt voneinander jeweils mit einer Schutzschicht versehen sind.The Piezoelectric actuator module can be two or more at the end faces interconnected, in particular glued, actuator body have, which together or separately from each other with a Protective layer are provided.

Dabei kann die Schutzschicht in vorteilhafter Weise in ein Schichtsystem aus mehreren Schichten integriert werden oder auch als Einzelschicht den Aktorkörper umgeben.there The protective layer may advantageously be in a layer system be integrated from several layers or as a single layer Surround the actuator body.

Vorteilhaft ist es, dass das nicht vollständig vernetzte Material in der Lage ist, ein eindringendes Medium durch chemische Reaktion zu binden. Bei dem nicht vollständig vernetzten Material kann, es sich um ein im Ausgangszustand noch nicht oder nur teilweise vernetztes Material handeln, das vorzugsweise polymerer Natur ist. Speziell kann das nicht vollständig vernetzte Material eindringende Wassermoleküle, die in der Regel im Dieselbrennstoff enthalten sind, binden. Ferner ist es vorteilhaft, dass das nicht vollständig vernetzte Material eindringende Medien durch additive Vernetzung unter Einbau der Moleküle des eindringenden Mediums bindet. Im Unterschied zu einer physikalischen Adsorption, bei der ein Wiederfreisetzen des eingedrungenen Mediums, beispielsweise des Wassers, unter Temperatur- oder Druckwechsel möglich ist, verhindert die chemische Bindung eine solche Wiederfreisetzung. Speziell kann dadurch ein Weitertransport oder ein langsames Kriechen des eingedrungenen Mediums zu dem Aktorkörper 23 hin verhindert werden.It is advantageous that the incompletely crosslinked material is able to bind a penetrating medium by chemical reaction. The incompletely crosslinked material may be a non-crosslinked or partially crosslinked material in the initial state, which is preferably of a polymeric nature. Specifically, the incompletely crosslinked material can bind penetrating water molecules, which are typically contained in diesel fuel. Furthermore, it is advantageous that the not completely crosslinked material penetrates penetrating media by additive crosslinking with incorporation of the molecules of the penetrating medium. In contrast to a physical adsorption, in which a re-release of the penetrated medium, such as water, under temperature or pressure change is possible, the chemical bond prevents such re-release. Specifically, this can be a further transport or a slow creep of the penetrated medium to the actuator body 23 be prevented.

Vorteilhaft ist es auch, dass die Schutzschicht optional zusätzlich zumindest einen Füllstoff aufweist, der polare Medien chemisch oder physikalisch zusätzlich bindet. Dadurch ergibt sich eine vorteilhafte Ergänzung der Wirkung des nicht vollständig vernetzten Materials der Schutzschicht.Advantageous It is also that the protective layer is optional in addition at least one filler, the polar media chemically or additionally physically binds. This results an advantageous addition to the effect of not fully networked Material of the protective layer.

In vorteilhafter Weise ist die Schutzschicht als Vergussmasse ausgestaltet, die einen Zwischenraum zwischen dem Aktorkörper und einer metallischen Aktorhülse auffüllt. Dies ermöglicht auch einen Einsatz der Schutzschicht als Vergussmasse, so dass sich ein weiter Anwendungsbereich ergibt.Advantageously, the protective layer is designed as a potting compound, which fills a gap between the actuator body and a metallic actuator sleeve. This also allows the use of the protective layer as potting compound, so that results in a wide range of applications.

Ferner kann die Schutzschicht von einer flexiblen, elastischen Schicht umgeben sein, die den Aktorkörper zusätzlich gegenüber mechanischer Belastung schützt. Eine solche flexible, elastische Schicht kann insbesondere aus einem Polymer gebildet sein.Further The protective layer can be made of a flexible, elastic layer be surrounded, in addition to the actuator body protects mechanical load. Such a flexible, elastic layer may in particular be formed from a polymer.

Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung, bei der der Aktorkörper mit einer Grundbeschichtung versehen ist, wobei die Schutzschicht den mit der Grundbeschichtung versehenen Aktorkörper umgibt. Je nach Ausgestaltung der Schutzschicht beziehungsweise des Schichtsystems, das die Schutzschicht aufweist, kann das piezoelektrische Aktormodul an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden, beispielsweise auch für den Einsatz im Niederdruckbereich.Advantageous is also an embodiment in which the actuator body with a primer coating, wherein the protective layer the Surrounding the actuator body provided with the primer coating. ever after embodiment of the protective layer or of the layer system, which has the protective layer, the piezoelectric actuator module adapted to the particular application, for example also for use in the low pressure range.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:preferred Embodiments of the invention are in the following Description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements with matching reference numerals are provided, explained in more detail. It shows:

1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktormodul in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a fuel injection valve with a piezoelectric actuator module in a schematic sectional view according to a first embodiment of the invention;

2 zeigt einen Schnitt durch das in der 1 dargestellte Aktormodul des Brennstoffeinspritzventils des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie; 2 shows a section through the in the 1 illustrated actuator module of the fuel injection valve of the first embodiment of the invention along the designated II line of intersection;

3 den in 2 dargestellten Ausschnitt entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 3 the in 2 shown section according to a second embodiment of the invention and

4 den in 2 dargestellten Ausschnitt entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 the in 2 illustrated section according to a third embodiment of the invention.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor 2 entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1 führt. Der erfindungsgemäße piezoelektrische Aktor 2 eignet sich besonders für solch ein Brennstoffeinspritzventil 1 und auch für eine inverse Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 2. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 und der erfindungsgemäße piezoelektrische Aktor 2 eignen sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle. 1 shows a fuel injector with a piezoelectric actuator 2 according to a first embodiment of the invention. The fuel injector 1 can be used in particular as an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines. A preferred use of the fuel injection valve 1 consists of a fuel injection system with a common rail, the diesel fuel under high pressure to several fuel injection valves 1 leads. The piezoelectric actuator according to the invention 2 is particularly suitable for such a fuel injector 1 and also for an inverse control of the piezoelectric actuator 2 , The fuel injection valve according to the invention 1 and the piezoelectric actuator according to the invention 2 However, they are also suitable for other applications.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 3 und einen mit dem Ventilgehäuse 3 verbundenen Brennstoffeinlassstutzen 4 auf. An den Brennstoffeinlassstutzen 4 ist eine Brennstoffleitung anschließbar, um das Brennstoffeinspritzventil 1 über ein Common-Rail oder direkt mit einer Hochdruckpumpe zu verbinden. Über den Brennstoffeinlassstutzen 4 kann dann Brennstoff in einen im Inneren des Ventilgehäuses 3 vorgesehenen Aktorraum 5 eingeleitet werden, so dass sich im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 Brennstoff in dem Aktorraum 5, in dem auch der piezoelektrische Aktor 2 vorgesehen ist, befindet. Der Aktorraum 5 ist durch ein Gehäuseteil 6 von einem ebenfalls im Inneren des Ventilgehäuses 3 vorgesehenen Brennstoffraum 7 getrennt. In dem Gehäuseteil 6 sind dabei Durchlassöffnungen 8, 9 ausgestaltet, um den über den Brennstoffeinlassstutzen 4 in den Aktorraum 5 geführten Brennstoff in den Brennstoffraum 7 zu leiten.The fuel injector 1 has a valve housing 3 and one with the valve body 3 connected fuel inlet nozzle 4 on. To the fuel inlet nozzle 4 a fuel line is connectable to the fuel injector 1 via a common rail or directly to a high-pressure pump. About the fuel inlet nozzle 4 can then fuel into one inside the valve body 3 provided actuator space 5 be initiated, so that in the operation of the fuel injection valve 1 Fuel in the actuator room 5 , in which also the piezoelectric actuator 2 is provided is located. The actuator room 5 is through a housing part 6 from one also inside the valve body 3 provided fuel space 7 separated. In the housing part 6 There are passage openings 8th . 9 designed to be over the fuel inlet 4 in the actuator room 5 led fuel into the fuel chamber 7 to lead.

Das Ventilgehäuse 3 ist mit einem Ventilsitzkörper 10 verbunden, an dem eine Ventilsitzfläche 11 ausgebildet ist. Die Ventilsitzfläche 11 wirkt mit einem Ventilschließkörper 12 zu einem Dichtsitz zusammen. Dabei ist der Ventilschließkörper 12 einstückig mit einer Ventilnadel 15 ausgebildet, über die der Ventilschließkörper 12 mit einer im Aktorraum 5 vorgesehenen Druckplatte 16 verbunden ist. Dabei ist die Ventilnadel 15 durch das Gehäuseteil 6 entlang einer Achse 17 des Brennstoffeinspritzventils 1 geführt. Ein Federelement 18, das einerseits an dem Gehäuseteil 6 und andererseits an der Druckplatte 16 anliegt, beaufschlagt den piezoelektrischen Aktor 2 mit einer Vorspannkraft, wobei durch die Beaufschlagung außerdem die Ventilnadel 15 mittels der Druckplatte 16 betätigt wird, so dass der zwischen dem Ventilschließkörper 12 und der Ventilsitzfläche 11 gebildete Dichtsitz geschlossen ist.The valve housing 3 is with a valve seat body 10 connected to which a valve seat surface 11 is trained. The valve seat area 11 acts with a valve closing body 12 to a sealing seat together. Here is the valve closing body 12 integral with a valve needle 15 formed, via which the valve closing body 12 with one in the actuator room 5 provided pressure plate 16 connected is. Here is the valve needle 15 through the housing part 6 along an axis 17 of the fuel injection valve 1 guided. A spring element 18 on the one hand on the housing part 6 and on the other hand on the printing plate 16 abuts applied to the piezoelectric actuator 2 with a biasing force, wherein by the addition of the valve needle 15 by means of the pressure plate 16 is actuated, so that between the valve closing body 12 and the valve seat surface 11 formed sealing seat is closed.

Außerdem weist das Ventilgehäuse 3 ein Anschlusselement 20 auf, um das Anschließen einer elektrischen Zuleitung an das Brennstoffeinspritzventil 1 zu ermöglichen. Die elektrische Zuleitung kann dabei mittels eines Steckers an elektrische Leitungen 21, 22 angeschlossen werden. Die elektrischen Leitungen 21, 22 sind durch das Gehäuse 3 und einen an einen Aktorkörper 23 des Aktors 2 angefügten Aktorfuß 24 an den Aktorkörper 23 geführt. An den Aktorkörper 23 des piezoelektrischen Aktors 2 ist ferner ein Aktorkopf 25 angefügt, über den der Aktorkörper 23 entgegen der Kraft des Federelements 18 auf die Druckplatte 16 einwirkt. Der piezoelektrische Aktor 2 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Aktorkörper 23, den Aktorfuß 24 und den Aktorkopf 25 auf, so dass ein Aktormodul 19 gebildet ist.In addition, the valve housing has 3 a connection element 20 to connect an electrical lead to the fuel injector 1 to enable. The electrical lead can thereby by means of a plug to electrical lines 21 . 22 be connected. The electrical wires 21 . 22 are through the case 3 and one to an actuator body 23 of the actor 2 attached actuator foot 24 to the actuator body 23 guided. To the actuator body 23 of the piezoelectric actuator 2 is also an actuator head 25 attached, over which the actuator body 23 against the force of the spring element 18 on the printing plate 16 acts. The piezoelectric actuator 2 has in the illustrated embodiment the actuator body 23 , the actor foot 24 and the actuator head 25 on, leaving an actuator module 19 is formed.

Das Aktormodul kann aus zwei oder mehr Aktorkörpern 23 aufgebaut sein. Dabei können zwischen den einzelnen Aktorkörpern 23 Zwischenstücke vorgesehen sein oder die einzelnen Aktorkörper 23 können auch an ihren Stirnflächen miteinander verklebt werden.The actuator module can consist of two or more actuator bodies 23 be constructed. In this case, between the individual actuator bodies 23 Be provided intermediate pieces or the individual actuator body 23 can also be glued together at their faces.

Der Aktorkörper 23 des piezoelektrischen Aktors 2 weist eine Vielzahl von keramischen Schichten 26, 27 und eine Vielzahl von zwischen den keramischen Schichten 26, 27 angeordneten Elektrodenschichten 28, 29 auf. Dabei sind in der 1 zur Vereinfachung der Darstellung nur die keramischen Schichten 26, 27 sowie die Elektrodenschichten 28, 29 gekennzeichnet. Die Elektrodenschichten 28, 29 sind abwechselnd mit der elektrischen Leitung 21 und der elektrischen Leitung 22 verbunden, so dass alternierend positive und negative Elektroden zwischen den keramischen, Schichten 26, 27 vorgesehen sind.The actuator body 23 of the piezoelectric actuator 2 has a variety of ceramic layers 26 . 27 and a plurality of between the ceramic layers 26 . 27 arranged electrode layers 28 . 29 on. There are in the 1 to simplify the illustration, only the ceramic layers 26 . 27 as well as the electrode layers 28 . 29 characterized. The electrode layers 28 . 29 are alternating with the electrical line 21 and the electric wire 22 connected so that alternating positive and negative electrodes between the ceramic, layers 26 . 27 are provided.

Über die elektrischen Leitungen 21, 22 kann der piezoelektrische Aktor 2 geladen werden, wobei sich dieser in Richtung der Achse 17 ausdehnt, so dass der zwischen dem Ventilschließkörper 12 und der Ventilsitzfläche 11 ausgebildete Dichtsitz geöffnet wird. Dadurch kommt es zum Abspritzen von Brennstoff aus dem Brennstoffraum 7 über einen Ringspalt 30 und den geöffneten Dichtsitz. Beim Entladen des piezoelektrischen Aktors 2 zieht sich dieser wieder zusammen, so dass der zwischen dem Ventilschließkörper 12 und der Ventilsitzfläche 11 ausgebildete Dichtsitz wieder geschlossen ist.About the electrical wires 21 . 22 can the piezoelectric actuator 2 be charged, with this in the direction of the axis 17 expands so that the between the valve closing body 12 and the valve seat surface 11 trained sealing seat is opened. This leads to the spraying of fuel from the fuel chamber 7 over an annular gap 30 and the open sealing seat. When unloading the piezoelectric actuator 2 this contracts again so that the between the valve closing body 12 and the valve seat surface 11 trained sealing seat is closed again.

Die weitere Ausgestaltung des Aktormoduls 19 mit dem piezoelektrischen Aktor 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist anhand der 1 und 2 im Detail weiter beschrieben. Auf einer Außenfläche 35 des Aktorkörpers 23 des Aktormoduls 19 sind Außenelektroden 36, 37 vorgesehen, die mit den elektrischen Leitungen 21, 22 verbunden sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind, die Elektrodenschichten 28, 29 daher über Außenelektroden 36, 37 alternierend mit den elektrischen Leitungen 21, 22 verbunden. Es ist allerdings auch möglich, dass eine oder beide Außenelektroden 36 oder 37 als innenliegende Elektroden ausgestaltet sind.The further embodiment of the actuator module 19 with the piezoelectric actuator 2 of the fuel injection valve 1 of the first embodiment of the invention is based on the 1 and 2 further described in detail. On an outer surface 35 of the actuator body 23 of the actuator module 19 are external electrodes 36 . 37 provided with the electrical wiring 21 . 22 are connected. In the illustrated embodiment, the electrode layers 28 . 29 therefore via external electrodes 36 . 37 alternating with the electrical wires 21 . 22 connected. However, it is also possible that one or both external electrodes 36 or 37 are designed as internal electrodes.

Das piezoelektrische Aktormodul 19 ist in dem Aktorraum 5 angeordnet, in dem sich im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 Brennstoff befindet. Deshalb besteht die Gefahr, dass die Funktionsfähigkeit des Aktormoduls 19 gestört wird. Speziell kann es zu einem Kurzschluss zwischen den Elektrodenschichten 28, 29 des Aktorkörpers 23 kommen. Auf die Außenfläche 35 des Aktorkörpers 23 ist deshalb eine Schutzschicht 38 aufgebracht, die im Bereich der Außenelektroden 36, 37 auch die Außenelektroden 36, 37 überdeckt. Die Schutzschicht 38 umhüllt dabei neben dem Aktorkörper 23 zumindest teilweise auch den Aktorfuß 24 und zumindest teilweise auch den Aktorkopf 25, so dass eine Abdichtung auch in den Übergangsstellen zwischen dem Aktorkörper 23 auf den Aktorfuß 24 beziehungsweise den Aktorkopf 25 gewährleistet ist. Die Schutzschicht 38 weist ein nicht vollständig vernetztes Material auf. Dabei ist unter einem nicht vollständig vernetzten Material ein im Ausgangszustand noch nicht oder nur teilweise vernetztes Material zu verstehen, das vorzugsweise polymerer Natur ist. Ein gegebenenfalls in die Schutzschicht 38 eindringendes Medium, insbesondere Wasser, wird durch chemische Reaktor abgebunden, wobei es sich bei der chemischen Reaktion vorzugsweise um eine additive Vernetzung unter Einbau der Moleküle des eingedrungenen Mediums handelt. Somit wird ein Ein- oder Vordringen des schädlichen Mediums zum Aktorkörper 23 verhindert. Durch die chemische Bindung der Moleküle des eindringenden Mediums in dem Material der Schutzschicht 38 wird im Unterschied zu einer physikalischen Adsorption ein Wiederfreisetzen des Mediums beziehungsweise seiner Bestandteile wie Wasser unter Temperatur- oder Druckwechseln verhindert. In diesem Ausführungsbeispiel bildet die Schutzschicht 38 ein Einzelschichtsystem, das den Aktorkörper 23 umgibt.The piezoelectric actuator module 19 is in the actor room 5 arranged in which in the operation of the fuel injection valve 1 Fuel is located. Therefore, there is a danger that the functionality of the actuator module 19 is disturbed. Specifically, there may be a short circuit between the electrode layers 28 . 29 of the actuator body 23 come. On the outside surface 35 of the actuator body 23 is therefore a protective layer 38 applied in the area of the outer electrodes 36 . 37 also the outer electrodes 36 . 37 covered. The protective layer 38 wrapped around it next to the actuator body 23 at least partially also the Aktorfuß 24 and at least partially the actuator head 25 , so that a seal even in the transition points between the actuator body 23 on the actuator foot 24 or the actuator head 25 is guaranteed. The protective layer 38 has a non-fully cross-linked material. In this case, a material which is not completely crosslinked is understood to mean a material which is not yet or only partially crosslinked in the initial state, which is preferably of a polymeric nature. An optionally in the protective layer 38 penetrating medium, in particular water, is bound by chemical reactor, wherein the chemical reaction is preferably an additive crosslinking with incorporation of the molecules of the penetrated medium. Thus, a penetration or penetration of the harmful medium to the actuator body 23 prevented. By the chemical bonding of the molecules of the penetrating medium in the material of the protective layer 38 In contrast to a physical adsorption, a re-release of the medium or its constituents, such as water, is prevented by temperature or pressure changes. In this embodiment, the protective layer forms 38 a single-layer system, the actuator body 23 surrounds.

3 zeigt den in 2 dargestellten Ausschnitt eines piezoelektrischen Aktors 2 eines piezoelektrischen Aktormoduls 19 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schutzschicht 38 Teil eines den Aktorkörper 23 umgebenden Mehrschichtsystems. Hierbei ist die Schutzschicht 38 unmittelbar auf die Außenfläche 35 des Aktorkörpers 23 aufgebracht, so dass diese den Aktorkörper 23 unmittelbar umgibt. Ferner ist der mit der Schutzschicht 38 ummantelte Aktorkörper 23 zusätzlich mit einer flexiblen, elastischen Schicht 40 umgeben, die beispielsweise aus einem Polymer gebildet ist. Durch die flexible, elastische Schicht 40 ist die Widerstandsfähigkeit des piezoelektrischen Aktormoduls 19, insbesondere gegenüber mechanischer Einwirkung, weiter verbessert. Außerdem kann die Schutzschicht 38 durch die flexible, elastische Schicht 40 vor dem unmittelbaren Kontakt gegenüber Medien, insbesondere Wasser, geschützt werden. 3 shows the in 2 shown section of a piezoelectric actuator 2 a piezoelectric actuator module 19 according to a second embodiment of the invention. In this embodiment, the protective layer is 38 Part of the actuator body 23 surrounding multilayer system. Here is the protective layer 38 directly on the outer surface 35 of the actuator body 23 applied, so that these the actuator body 23 immediately surrounds. Furthermore, the one with the protective layer 38 coated actuator body 23 additionally with a flexible, elastic layer 40 surrounded, which is formed for example of a polymer. Due to the flexible, elastic layer 40 is the resistance of the piezoelectric actuator module 19 , in particular to mechanical action, further improved. In addition, the protective layer can 38 through the flexible, elastic layer 40 protected from direct contact with media, in particular water.

4 zeigt den in 2 dargestellten Ausschnitt eines piezoelektrischen Aktormoduls 19 entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Aktorkörper 23 mit einer Grundbeschichtung 41 versehen, die auch die Außenelektroden 36, 37 überdeckt. Der mit der Grundbeschichtung 41 versehene Aktorkörper 23 ist außerdem von der nicht vollständig vernetzten Schutzschicht 38 umgeben. Ferner ist eine Aktorhülse 42 aus einem Metall oder einer Metalllegierung vorgesehen, die den Aktorkörper 23 zusätzlich umgibt. Ein zwischen dem Aktorkörper 23 und der Aktorhülse 42 vorgesehener Zwischenraum 43 ist mit der Schutzschicht 38 aufgefüllt. Die Schutzschicht 38 kann dabei in Form einer Vergussmasse in den Zwischenraum 43 eingebracht werden. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Schutzschicht 38 außerdem zusätzliche Füllstoffe 44 auf, wobei zur Vereinfachung der Darstellung nur ein Füllstoff 44 gekennzeichnet ist. Die Füllstoffe 44 binden polare Medien wie Ionen, Wasser, chemisch und/oder physikalisch. Durch die Füllstoffe 44 wird somit die Funktion der Schutzschicht 38 zusätzlich ergänzt. 4 shows the in 2 shown section of a piezoelectric actuator module 19 according to a third embodiment of the invention. In this embodiment, the actuator body 23 with a primer coating 41 provided, which are also the outer electrodes 36 . 37 covered. The one with the base coat 41 provided actuator body 23 is also from the not fully crosslinked protective layer 38 surround. Furthermore, a actuator sleeve 42 made of a metal or a metal alloy, which is the actuator body 23 additionally surrounds. One between the actuator body 23 and the actuator sleeve 42 provided space 43 is with the protective layer 38 refilled. The protective layer 38 can in the form of a potting compound in the space 43 be introduced. In this embodiment, the protective layer 38 also additional fillers 44 on, wherein for simplicity of illustration only one filler 44 is marked. The fillers 44 bind polar media such as ions, water, chemically and / or physically. Through the fillers 44 thus becomes the function of the protective layer 38 additionally supplemented.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The Invention is not limited to the described embodiments limited.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10217361 A1 [0002, 0003]

Claims

Piezoelectric actuator module, in particular actuator module for fuel injection valves, with at least one actuator body ( 23 ) comprising a plurality of ceramic layers and a plurality of electrode layers arranged between the ceramic layers, characterized in that at least one protective layer ( 38 ) is provided which at least substantially an outer surface ( 35 ) of the actuator body ( 23 ) and that the protective layer ( 38 ) has at least one material that is not fully crosslinked.

Piezoelectric actuator module according to claim 1, characterized in that the not completely crosslinked material of the protective layer ( 38 ) is formed so that at least one penetrating medium is at least substantially bound by the incompletely crosslinked material by chemical reaction.

Piezoelectric actuator module according to claim 2, characterized in that the not completely crosslinked material of the protective layer ( 38 ) penetrating water molecules at least substantially binds.

Piezoelectric actuator module according to claim 2 or 3, characterized in that the not completely crosslinked material of the protective layer ( 38 ) binds the penetrating medium by means of positive crosslinking with incorporation of the molecules of the penetrating medium.

Piezoelectric actuator module according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the protective layer ( 38 ) at least one filler ( 44 ) which chemically and / or physically binds at least one polar medium.

Piezoelectric actuator module according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the protective layer ( 38 ) is designed as a potting compound, which has a gap ( 43 ) between the actuator body ( 23 ) and an actuator sleeve ( 42 ) at least substantially replenished.

Piezoelectric actuator module according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the protective layer ( 38 ) of at least one elastic layer ( 40 ) is surrounded.

Piezoelectric actuator module according to claim 7, characterized in that the elastic layer ( 40 ) is formed at least substantially of a polymer.

Piezoelectric actuator module according to one of claims 1 to 8, characterized in that the actuator body ( 23 ) with a base coat ( 41 ) and that the protective layer ( 38 ) with the base coat ( 41 ) provided actuator body ( 23 ) surrounds.

Fuel Injector ( 1 ), in particular injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines, with a piezoelectric actuator module ( 19 ) according to one of claims 1 to 9 and one of the actuator module ( 19 ) operable valve closing body ( 12 ), which is provided with a valve seat surface ( 11 ) cooperates to a sealing seat.